海洋平台设计寿命及环境重现期选择的探讨.pdfVIP

V01．54 2 54卷增刊2 中 国 造 船 Special 2013年11月 SHIPBUILDINGOFCHINA Nov．2013 文章编号：1000-4882(2013)$2．0531．05 海洋平台设计寿命及环境重现期选择的探讨 蒋习民，王保计 (中石化石油工程设计有限公司，东营257026) 摘要 论文从石油开发的地面工程实例出发，比对了不同规范对海洋平台设计寿命与环境重现期的一般规定。 通过对比计算和经济估算，研究设计寿命对应的最优环境重现期，以保证在平台安全的前提下，使投资、 效益达到最优化，为渤海湾浅海油田的海洋平台建设提供参考。 关 键 词：海洋平台；设计寿命；重现期 0引 言 胜利埕岛油田自1993年开发以来，目前已经建成为280多万吨的大型海上油田，根据新的产能 预测及老区产能调整规划，油田能够继续开采20年以上，因而需要新建一批平台。为了使新建平台 的安全、投资、成本、效益达到较为优化的状态，必须要进行一系列论证；新建平台选取什么样的设 计寿命?对应设计寿命如何选取环境重现期?这已成为当前需要研究解决的问题。尽管海上平台设计 规范中对设计寿命和对应的重现期都有规定，但并不是一概而论，对于不同类型、不同防护等级的平 台可以分别对待；本文针对胜利埕岛油田的具体情况，主要从地面工程的角度，对平台采用15年、 20年及25年设计寿命以及环境重现期采用50年和100年的设计条件，进行结构数值模拟分析，总 结不同环境重现期对工程设计、造价的影响；进而为不同寿命平台采用的环境条件提供依据和参考。 1 设计寿命与环境重现期的关系 海上油气平台在设计阶段确定的设计寿命，是根据平台为之服务的生产井的生产年限，再加上一 定的裕量得出的。设计寿命一般都取5的倍数。平台设计寿命一定不低于平台的生产年限，裕量的选 取首先取决于整体经济效益的评估，其次受油田整体开发规划的影响。设计寿命初步选定后，首先进 行环境荷载重现期的选择，进而确定极端环境荷载数据。 我国石油天然气行业标准“海上固定平台规划、设计和建造的推荐作法”(2004版)中规定：海况 设计标准的重现期应是平台规划寿命的数倍。墨西哥湾主要平台的使用经验是以100年做为海况设计 推荐标准，这一标准适用于设计事件发生期间有人居住的新建平台(或者构件损伤可能导致严重的失 效后果的结构)。对具有比20年更短的设计寿命、且设计事件期问无人居住(或可以撤离)的结构， 或构件损伤不会导致严重的失效后果的结构，设计时可以考虑降低要求。但是，对于有人平台，应考 虑不少于100年的海况设计标准。中国船级社2004版的“浅海固定平台建造与检验规范”中规定：“极 端环境条件的重现期不宜小于50年。对小型无人平台，重现期可取为平台设计使用年限的2～3倍， 但不得小于30年”。 API规范和CCS规范，在平台设计寿命与重现期的规定上虽有所不同，但基本原则一致。本文 532 中 国 造 船 学术论文 选择15年、20年、25年寿命时，分别选取重现期为50年、50年和100年进行对比计算。 2海洋平台寿命对设计的影响 不同的设计寿命，会对设计的多个方面产生影响：对平台结构设计的影响主要体现在荷载、疲劳、 腐蚀等，对平台工艺管网、设备的影响主要体现在防护等级和成本上。 首先，设计寿命越长，选择的环境重现期就越大，确定的设计荷载就越大，投资就会越高。第二， 设计寿命越长，疲劳问题就会越明显。由于固定平台常年处于波浪作用下，波浪是一种循环荷载，结 构物在循环荷载作用下，不可避免地会产生疲劳问题；按照规范规定，结构的设计疲劳寿命应至少是 结构设计寿命的两倍，疲劳寿命的增加意味着结构可承受的应力循环次数越多，结构就要更强；因此， 在没有韧性更好的钢材可用时，就要把结构设计得更结实，以提高刚度的方式来实现疲劳寿命的增加。 第三，设计寿命越长，腐蚀防护就要越强。位于飞溅区的构件，阴极保